某40米雙曲拱橋靜載試驗分析

楊滔

【摘 要】依據最新行業推薦性標準相關條款規定，通過對該雙曲拱橋進行理論計算和靜載試驗分析，直接評估其在公路Ⅱ級荷載作用下的承載性能，靜載試驗結果分析表明該橋實際橫向剛度優于理論剛度，依據實測橫向分布系數對效應理論值進行修正，校驗系數表明橫向剛度修正與否對該橋承載能力評定具有較大影響。

【關鍵詞】靜載試驗；橫向剛度；橫向剛度修正；承載能力

1 工程概況

某40米雙曲拱橋為某鎮連接河流兩岸的交通咽喉，1986年建成通車，主橋結構類型為2×40m（凈跨徑）鋼筋混凝土雙曲拱，主橋腹拱及引橋均為石板拱，腹拱墩立柱為砼砌塊，底部落于鋼筋混凝土橫梁，橋梁總長137m；橋面總寬8.2m，布置形式為：2×0.45m（護欄）+ 7.3m（行車道）；由于該橋建設年代久遠，拱上結構已經出現不同程度病害，施工圖紙等技術資料丟失，原設計荷載等級不詳，近年隨著地區經濟的發展，交通量日益增加，加之礦區重車也改道由此通過，該橋存在較大安全隱患。

2 靜載試驗方案

2.1 靜載試驗原則

靜載試驗荷載使結構受力，但必須控制其反應不超過規定的容許值，即不會對結構造成新的損傷，同時荷載大小又應能使結構損傷特性得以暴露。按照試驗規程[1]規定，選擇受力最不利、施工質量相對不利、缺陷較多且施工記錄不完備的橋跨結構進行加載試驗。橋梁結構控制截面在試驗荷載作用下的最大內力（或最大位移）計算值，與驗算荷載（公路Ⅱ級）承載能力極限狀態作用下的該控制截面理論內力值（位移值）的比值，為靜載試驗荷載效率ηq，一般：

考慮到本次檢測評估的舊橋建成通車25年多，ηq的取值在0.95～1.05之間為宜，這樣既可全面反映橋梁結構在驗算荷載作用下的承載情況，又可盡量保證結構的安全性。本次試驗采用表1所示兩軸卡車四輛進行分級加載，分兩種工況進行靜荷載試驗試驗。

2.2 試驗跨加載設計及測點布置

結合試驗規范和該的實際情況，本次試驗按兩種工況進行靜載荷試驗，每個工況分級加載到位，加載前讀取初始讀數，每級加載滿15分鐘待變形穩定后讀數，加載完畢后分級卸載。撓度值采用百分表測量，拱腳應變通過在拱肋底面粘貼電阻應變片，并采用靜態電子應變儀量測。

2.2.1 加載工況

工況Ⅰ：跨中最大撓度加載；

（2）工況Ⅱ：拱腳最大負彎矩加載；

2.2.2 撓度測點布置

撓度變形測點縱向布置如圖3所示，橋底共布置4個測點，測點布置在中橫梁與各拱肋相交位置；撓度測試采用百分表通過吊鋼絲進行測試。

2.2.3 應變測點布置

在西岸拱腳位置各拱肋底面布置1個應變測點，詳見圖4。

3 靜載試驗結果及分析

3.1 試驗理論計算

運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行橋梁建模，以上游側拱肋為重點控制對象，采用剛性橫梁法計算荷載橫向分布，對其在各種不同工況下進行靜力分析。

3.2 結果及分析

3.2.1 撓度結果及分析

工況Ⅰ試驗荷載作用下，各測點撓度實測值與撓度理論值對比見表2。

由表2實測變形數據可知撓度實測值整體較理論計算值更均勻，說明橋梁實際橫向剛度高于理論橫向剛度[2]，故應依據撓度實測值對理論計算橫向分布系數進行修正，得到跨中撓度理論修正值，將拱肋的實測撓度彈性值與理論修正值比較，得到各拱肋撓度校驗系數修正值，分析數據可知：1）修正前各拱肋撓度校驗系數在0.90～1.52之間，除4號拱肋外其他拱肋效驗系數均大于1，且偏差較大（最大值1.52），不利于承載力的評定；2）修正后各拱肋撓度校驗系數在1.1～1.12之間，各拱肋效驗系數均大于1，且數值大小均勻，指向性強；3）其中作為偏載工況控制構件的4號拱肋撓度校驗系數修正前后分別為0.90（小于1，滿足承載力要求）和1.10（大于1，不滿足承載力要求），意味著兩種截然不同的承載能力評定結果，即若不依據實測數據對橫向剛度進行修正很可能對承載力作出誤判。

3.2.2 應變結果及分析

理論分析采用運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行計算，實測值與理論計算值見表3。

同理對應變測試結果進行修正，數據表明：在各工況下，橋跨結構拱肋拱腳底面應變實測值均小于理論計算值，應變校驗系數修正值最大為0.96，說明靜荷載作用下橋梁結構強度基本滿足要求，但安全儲備較小。

4 結論

通過該雙曲拱橋靜載試驗，可得如下結論：

（1）該橋橫向剛度較好，拱肋強度基本滿足規范要求，但安全儲備較小；

（2）試驗荷載作用下橋跨結構處于彈性工作狀態，試驗過程中未發現明顯新增裂縫，但豎向剛度不足，建議對主拱圈進行加固；

（3）對于雙曲拱橋應該測試實際橫向分布系數，并對理論（或模擬）橫向剛度進行修正，否則對采用靜載試驗評定的承載能力結果可能造成誤判。

【參考文獻】

[1] 《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）[S].

[2]王彬，李青寧.雙曲拱橋承載能力試驗檢測評定[J].建筑結構，2010：678-682.

[責任編輯：薛俊歌]

【摘 要】依據最新行業推薦性標準相關條款規定，通過對該雙曲拱橋進行理論計算和靜載試驗分析，直接評估其在公路Ⅱ級荷載作用下的承載性能，靜載試驗結果分析表明該橋實際橫向剛度優于理論剛度，依據實測橫向分布系數對效應理論值進行修正，校驗系數表明橫向剛度修正與否對該橋承載能力評定具有較大影響。

【關鍵詞】靜載試驗；橫向剛度；橫向剛度修正；承載能力

1 工程概況

某40米雙曲拱橋為某鎮連接河流兩岸的交通咽喉，1986年建成通車，主橋結構類型為2×40m（凈跨徑）鋼筋混凝土雙曲拱，主橋腹拱及引橋均為石板拱，腹拱墩立柱為砼砌塊，底部落于鋼筋混凝土橫梁，橋梁總長137m；橋面總寬8.2m，布置形式為：2×0.45m（護欄）+ 7.3m（行車道）；由于該橋建設年代久遠，拱上結構已經出現不同程度病害，施工圖紙等技術資料丟失，原設計荷載等級不詳，近年隨著地區經濟的發展，交通量日益增加，加之礦區重車也改道由此通過，該橋存在較大安全隱患。

2 靜載試驗方案

2.1 靜載試驗原則

靜載試驗荷載使結構受力，但必須控制其反應不超過規定的容許值，即不會對結構造成新的損傷，同時荷載大小又應能使結構損傷特性得以暴露。按照試驗規程[1]規定，選擇受力最不利、施工質量相對不利、缺陷較多且施工記錄不完備的橋跨結構進行加載試驗。橋梁結構控制截面在試驗荷載作用下的最大內力（或最大位移）計算值，與驗算荷載（公路Ⅱ級）承載能力極限狀態作用下的該控制截面理論內力值（位移值）的比值，為靜載試驗荷載效率ηq，一般：

考慮到本次檢測評估的舊橋建成通車25年多，ηq的取值在0.95～1.05之間為宜，這樣既可全面反映橋梁結構在驗算荷載作用下的承載情況，又可盡量保證結構的安全性。本次試驗采用表1所示兩軸卡車四輛進行分級加載，分兩種工況進行靜荷載試驗試驗。

2.2 試驗跨加載設計及測點布置

結合試驗規范和該的實際情況，本次試驗按兩種工況進行靜載荷試驗，每個工況分級加載到位，加載前讀取初始讀數，每級加載滿15分鐘待變形穩定后讀數，加載完畢后分級卸載。撓度值采用百分表測量，拱腳應變通過在拱肋底面粘貼電阻應變片，并采用靜態電子應變儀量測。

2.2.1 加載工況

工況Ⅰ：跨中最大撓度加載；

（2）工況Ⅱ：拱腳最大負彎矩加載；

2.2.2 撓度測點布置

撓度變形測點縱向布置如圖3所示，橋底共布置4個測點，測點布置在中橫梁與各拱肋相交位置；撓度測試采用百分表通過吊鋼絲進行測試。

2.2.3 應變測點布置

在西岸拱腳位置各拱肋底面布置1個應變測點，詳見圖4。

3 靜載試驗結果及分析

3.1 試驗理論計算

運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行橋梁建模，以上游側拱肋為重點控制對象，采用剛性橫梁法計算荷載橫向分布，對其在各種不同工況下進行靜力分析。

3.2 結果及分析

3.2.1 撓度結果及分析

工況Ⅰ試驗荷載作用下，各測點撓度實測值與撓度理論值對比見表2。

由表2實測變形數據可知撓度實測值整體較理論計算值更均勻，說明橋梁實際橫向剛度高于理論橫向剛度[2]，故應依據撓度實測值對理論計算橫向分布系數進行修正，得到跨中撓度理論修正值，將拱肋的實測撓度彈性值與理論修正值比較，得到各拱肋撓度校驗系數修正值，分析數據可知：1）修正前各拱肋撓度校驗系數在0.90～1.52之間，除4號拱肋外其他拱肋效驗系數均大于1，且偏差較大（最大值1.52），不利于承載力的評定；2）修正后各拱肋撓度校驗系數在1.1～1.12之間，各拱肋效驗系數均大于1，且數值大小均勻，指向性強；3）其中作為偏載工況控制構件的4號拱肋撓度校驗系數修正前后分別為0.90（小于1，滿足承載力要求）和1.10（大于1，不滿足承載力要求），意味著兩種截然不同的承載能力評定結果，即若不依據實測數據對橫向剛度進行修正很可能對承載力作出誤判。

3.2.2 應變結果及分析

理論分析采用運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行計算，實測值與理論計算值見表3。

同理對應變測試結果進行修正，數據表明：在各工況下，橋跨結構拱肋拱腳底面應變實測值均小于理論計算值，應變校驗系數修正值最大為0.96，說明靜荷載作用下橋梁結構強度基本滿足要求，但安全儲備較小。

4 結論

通過該雙曲拱橋靜載試驗，可得如下結論：

（1）該橋橫向剛度較好，拱肋強度基本滿足規范要求，但安全儲備較小；

（2）試驗荷載作用下橋跨結構處于彈性工作狀態，試驗過程中未發現明顯新增裂縫，但豎向剛度不足，建議對主拱圈進行加固；

（3）對于雙曲拱橋應該測試實際橫向分布系數，并對理論（或模擬）橫向剛度進行修正，否則對采用靜載試驗評定的承載能力結果可能造成誤判。

【參考文獻】

[1] 《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）[S].

[2]王彬，李青寧.雙曲拱橋承載能力試驗檢測評定[J].建筑結構，2010：678-682.

[責任編輯：薛俊歌]

【摘 要】依據最新行業推薦性標準相關條款規定，通過對該雙曲拱橋進行理論計算和靜載試驗分析，直接評估其在公路Ⅱ級荷載作用下的承載性能，靜載試驗結果分析表明該橋實際橫向剛度優于理論剛度，依據實測橫向分布系數對效應理論值進行修正，校驗系數表明橫向剛度修正與否對該橋承載能力評定具有較大影響。

【關鍵詞】靜載試驗；橫向剛度；橫向剛度修正；承載能力

1 工程概況

某40米雙曲拱橋為某鎮連接河流兩岸的交通咽喉，1986年建成通車，主橋結構類型為2×40m（凈跨徑）鋼筋混凝土雙曲拱，主橋腹拱及引橋均為石板拱，腹拱墩立柱為砼砌塊，底部落于鋼筋混凝土橫梁，橋梁總長137m；橋面總寬8.2m，布置形式為：2×0.45m（護欄）+ 7.3m（行車道）；由于該橋建設年代久遠，拱上結構已經出現不同程度病害，施工圖紙等技術資料丟失，原設計荷載等級不詳，近年隨著地區經濟的發展，交通量日益增加，加之礦區重車也改道由此通過，該橋存在較大安全隱患。

2 靜載試驗方案

2.1 靜載試驗原則

靜載試驗荷載使結構受力，但必須控制其反應不超過規定的容許值，即不會對結構造成新的損傷，同時荷載大小又應能使結構損傷特性得以暴露。按照試驗規程[1]規定，選擇受力最不利、施工質量相對不利、缺陷較多且施工記錄不完備的橋跨結構進行加載試驗。橋梁結構控制截面在試驗荷載作用下的最大內力（或最大位移）計算值，與驗算荷載（公路Ⅱ級）承載能力極限狀態作用下的該控制截面理論內力值（位移值）的比值，為靜載試驗荷載效率ηq，一般：

考慮到本次檢測評估的舊橋建成通車25年多，ηq的取值在0.95～1.05之間為宜，這樣既可全面反映橋梁結構在驗算荷載作用下的承載情況，又可盡量保證結構的安全性。本次試驗采用表1所示兩軸卡車四輛進行分級加載，分兩種工況進行靜荷載試驗試驗。

2.2 試驗跨加載設計及測點布置

結合試驗規范和該的實際情況，本次試驗按兩種工況進行靜載荷試驗，每個工況分級加載到位，加載前讀取初始讀數，每級加載滿15分鐘待變形穩定后讀數，加載完畢后分級卸載。撓度值采用百分表測量，拱腳應變通過在拱肋底面粘貼電阻應變片，并采用靜態電子應變儀量測。

2.2.1 加載工況

工況Ⅰ：跨中最大撓度加載；

（2）工況Ⅱ：拱腳最大負彎矩加載；

2.2.2 撓度測點布置

撓度變形測點縱向布置如圖3所示，橋底共布置4個測點，測點布置在中橫梁與各拱肋相交位置；撓度測試采用百分表通過吊鋼絲進行測試。

2.2.3 應變測點布置

在西岸拱腳位置各拱肋底面布置1個應變測點，詳見圖4。

3 靜載試驗結果及分析

3.1 試驗理論計算

運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行橋梁建模，以上游側拱肋為重點控制對象，采用剛性橫梁法計算荷載橫向分布，對其在各種不同工況下進行靜力分析。

3.2 結果及分析

3.2.1 撓度結果及分析

工況Ⅰ試驗荷載作用下，各測點撓度實測值與撓度理論值對比見表2。

由表2實測變形數據可知撓度實測值整體較理論計算值更均勻，說明橋梁實際橫向剛度高于理論橫向剛度[2]，故應依據撓度實測值對理論計算橫向分布系數進行修正，得到跨中撓度理論修正值，將拱肋的實測撓度彈性值與理論修正值比較，得到各拱肋撓度校驗系數修正值，分析數據可知：1）修正前各拱肋撓度校驗系數在0.90～1.52之間，除4號拱肋外其他拱肋效驗系數均大于1，且偏差較大（最大值1.52），不利于承載力的評定；2）修正后各拱肋撓度校驗系數在1.1～1.12之間，各拱肋效驗系數均大于1，且數值大小均勻，指向性強；3）其中作為偏載工況控制構件的4號拱肋撓度校驗系數修正前后分別為0.90（小于1，滿足承載力要求）和1.10（大于1，不滿足承載力要求），意味著兩種截然不同的承載能力評定結果，即若不依據實測數據對橫向剛度進行修正很可能對承載力作出誤判。

3.2.2 應變結果及分析

理論分析采用運用橋梁結構分析程序DOCTORBRIDGE3.03軟件進行計算，實測值與理論計算值見表3。

同理對應變測試結果進行修正，數據表明：在各工況下，橋跨結構拱肋拱腳底面應變實測值均小于理論計算值，應變校驗系數修正值最大為0.96，說明靜荷載作用下橋梁結構強度基本滿足要求，但安全儲備較小。

4 結論

通過該雙曲拱橋靜載試驗，可得如下結論：

（1）該橋橫向剛度較好，拱肋強度基本滿足規范要求，但安全儲備較小；

（2）試驗荷載作用下橋跨結構處于彈性工作狀態，試驗過程中未發現明顯新增裂縫，但豎向剛度不足，建議對主拱圈進行加固；

（3）對于雙曲拱橋應該測試實際橫向分布系數，并對理論（或模擬）橫向剛度進行修正，否則對采用靜載試驗評定的承載能力結果可能造成誤判。

【參考文獻】

[1] 《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）[S].

[2]王彬，李青寧.雙曲拱橋承載能力試驗檢測評定[J].建筑結構，2010：678-682.

[責任編輯：薛俊歌]